特許 7141649 洗掘抑制体および洗掘抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-14

(45)【発行日】2022-09-26

(54)【発明の名称】洗掘抑制体および洗掘抑制方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20220915BHJP

   E02D 27/52 20060101ALI20220915BHJP

   E02D 27/32 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D27/52 A

E02D27/32 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021197780

(22)【出願日】2021-12-06

【審査請求日】2021-12-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000201490

【氏名又は名称】前田工繊株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501204525

【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】武田 将英

(72)【発明者】

【氏名】石坂 修

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 高二朗

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１７８６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０１４４９７７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４１３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６９６０５５０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭６１－２７７７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１１２５７０９７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１１７７３３６９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０００３３６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００－２７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、
透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分の外周面の全周に当接した状態で環状に外嵌めされる本体部を有することを特徴とする洗掘抑制体。

【請求項2】

杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、
透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めされる本体部を有し、
前記本体部が、網状部材により形成されている筒状で環状になる袋部材と、網状部材により形成されて前記袋部材に充填される芯部材とを有することを特徴とする洗掘抑制体。

【請求項3】

杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、
透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めされる本体部を有し、
前記本体部が、シート状の網状部材がロール状に巻かれて前記シート状の網状部材が複数層重なった構造であることを特徴とする洗掘抑制体。

【請求項4】

前記本体部を前記杭に締め付ける紐状体を有する請求項１～３のいずれかに記載の洗掘抑制体。

【請求項5】

前記本体部が、複数の分割体で構成されている請求項１～４のいずれかに記載の洗掘抑制体。

【請求項6】

杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、
洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分の外周面の全周に当接させた状態で環状に外嵌めすることを特徴とする洗掘抑制方法。

【請求項7】

杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、
洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めし、
前記本体部は、網状部材により形成されている筒状で環状になる袋部材と、網状部材により形成されて前記袋部材に充填される芯部材とを有する構成にすることを特徴とする洗掘抑制方法。

【請求項8】

杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、
洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めし、
前記本体部は、シート状の網状部材がロール状に巻かれて前記シート状の網状部材が複数層重なった構造にすることを特徴とする洗掘抑制方法。

【請求項9】

前記水底地盤に打設した前記杭の周辺領域を洗掘抑制シートで被覆し、前記杭の外周面と前記洗掘抑制シートとの間のすき間を前記本体部によって塞いだ状態にする請求項６～８のいずれかに記載の洗掘抑制方法。

【請求項10】

前記本体部を複数の分割体で構成する請求項６～９のいずれかに記載の洗掘抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洗掘抑制体および洗掘抑制方法に関し、さらに詳しくは、簡素な構成でありながら、杭が打設された水底地盤の洗掘を効果的に抑制できる洗掘抑制体および洗掘抑制方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

洋上風力発電装置は水底に打設した杭（パイル）の上部に、風車を有する上部構造体を固定した構造になっている。杭に波浪や潮流による水流が当たると下降流が生じ、水底地盤上の杭の根元付近において水底地盤を洗掘する馬蹄形渦および後流渦が発生する。水底地盤の洗掘が進行すると杭の支持力が低下し、杭の傾倒などの要因となる。

【0003】

そこで、杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発明では、洋上風車の基礎杭が貫通可能な筒状の壁部と、その壁部の下端部から外方向に延在する底面部とを備えた基礎補助構造物を水底に据付けて、その基礎補助構造物に基礎杭を挿通させた状態で打設する。しかしながら、この方法では、水底から水上まで延在する重厚長大な基礎補助構造物を製造する必要があり、基礎補助構造物の搬送作業や据付作業にも多大なコストと労力を要する。また、水流が基礎補助構造物に当たることで生じる下降流が基礎補助構造物の外側に伝播するため、基礎補助構造物の外側の水底地盤が洗掘される恐れがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１９０１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、簡素な構成でありながら、杭が打設された水底地盤の洗掘を効果的に抑制できる洗掘抑制体および洗掘抑制方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の洗掘抑制体は、杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分の外周面の全周に当接した状態で環状に外嵌めされる本体部を有することを特徴とする。
本発明の別の洗掘抑制体は、杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めされる本体部を有し、前記本体部が、網状部材により形成されている筒状で環状になる袋部材と、網状部材により形成されて前記袋部材に充填される芯部材とを有することを特徴とする。
本発明のさらに別の洗掘抑制体は、杭が打設された水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制体において、透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態で、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めされる本体部を有し、前記本体部が、シート状の網状部材がロール状に巻かれて前記シート状の網状部材が複数層重なった構造であることを特徴とする。

【0007】

本発明の洗掘抑制方法は、杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分の外周面の全周に当接させた状態で環状に外嵌めすることを特徴とする。
本発明の別の洗掘抑制方法は、杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めし、前記本体部は、網状部材により形成されている筒状で環状になる袋部材と、網状部材により形成されて前記袋部材に充填される芯部材とを有する構成にすることを特徴とする。
本発明のさらに別の洗掘抑制方法は、杭を打設した水底地盤の洗掘を抑制する洗掘抑制方法において、洗掘抑制体を構成する透水性を有し、かつ、前記水底地盤の土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造が複数層重なった状態の本体部を、前記水底地盤上の前記杭の根元部分に環状に外嵌めし、前記本体部は、シート状の網状部材がロール状に巻かれて前記シート状の網状部材が複数層重なった構造にすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、洗掘抑制体を構成する透水性を有して多孔構造である本体部を水底地盤上の杭の根元部分に環状に外嵌めすることで、水流が杭に当たることで生じる下降流が本体部の多孔構造に流入して効果的に減衰され、杭の根元付近において馬蹄形渦および後流渦が発生し難くなる。さらに、本体部により杭の根元付近の水底土砂が飛散することを抑えることができる。それ故、簡素な構成でありながら、杭が打設された水底地盤の洗掘を効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る実施形態の洗掘抑制体が杭に設置された状態を側面視で例示する説明図である。

【図2】図１の洗掘抑制体を拡大して縦断面視で例示する説明図である。

【図3】図１の洗掘抑制体を横断面視で例示する説明図である。

【図4】図２の本体部が杭の根元付近の水底の窪みに嵌っている状態を縦断面視で例示する説明図である。

【図5】図１の洗掘抑制体に加えてさらに小型の洗掘抑制体が杭に設置された状態を縦断面視で例示する説明図である。

【図6】水底地盤上に形成したフィルター層とアーマー層の上に洗掘抑制体が設置された状態を側面視で例示する説明図である。

【図7】本発明に係る別の実施形態の洗掘抑制体が杭に設置された状態を縦断面視で例示する説明図である。

【図8】図７の洗掘抑制体を横断面視で例示する説明図である。

【図9】図７の袋詰根固材を設置する以前の状態を横断面視で例示する説明図である。

【図10】本発明に係るさらに別の実施形態の洗掘抑制体が杭に設置された状態を縦断面視で例示する説明図である。

【図11】図１０の洗掘抑制体を横断面視で例示する説明図である。

【図12】図１０の洗掘抑制体を杭に設置する以前の状態を平面視で例示する説明図である。

【図13】図１２の状態から杭を水底地盤に打設し、洗掘抑制シートに錘部材を設置した状態を横断面視で例示する説明図である。

【図14】本発明に係るさらに別の実施形態の洗掘抑制体が杭に設置された状態を横断面視で例示する説明図である。

【図15】図１４の洗掘抑制体を杭に設置する以前の状態を横断面視で例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の洗掘抑制体および洗掘抑制方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0011】

図１～図３に例示する本発明の洗掘抑制体１は、杭３０が打設された水底地盤Ｇの洗掘を抑制する。この実施形態では、洋上風力発電装置２０の基礎となる杭（パイル）３０に設置した洗掘抑制体１を例示している。洋上風力発電装置２０は、油圧ハンマ等の杭打機を使用して杭３０を水底地盤Ｇに打設した後に、杭３０の上部に風車を有する上部構造体４０を固定することで構築する。

【0012】

図２および図３に示すように、洗掘抑制体１は、透水性を有し、かつ、水底地盤Ｇの土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造である本体部２を有している。本体部２は、水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に環状に外嵌めされる。この実施形態の洗掘抑制体１はさらに、本体部２を杭３０に締め付ける紐状体４を有している。

【0013】

本体部２の多孔構造は、多数の空隙が入り組んだ構造であることが好ましい。本体部２は、例えば、網状部材によって形成される。より具体的には、本体部２は、例えば、シート状の網状部材をロール状（巻物状）に巻くことで形成される。本体部２を前述した構造にする場合には、重なり合う網状部材の網目どうしがずれるように巻き、シート状の網状部材が例えば、５層以上、好ましくは１０層以上、より好ましくは３０層以上重なる構造にすることが好ましい。この実施形態の本体部２は、紐状体４が挿通可能な筒状に形成されている。この本体部２は、湾曲可能な管体の外側に、シート状の網状部材がロール状に巻かれた筒状の構造になっていて、管体の貫通孔３に紐状体４が挿通する構成になっている。

【0014】

本体部２は、他にも例えば、糸状樹脂が立体的に絡み合った網状部材（立体網状樹脂材）によって形成することもできる。本体部２は、他にも例えば、網状部材により形成されている筒状で環状になる袋部材と、網状部材により形成されて袋部材に充填される芯部材とを有する構成にすることもできる。言い換えると、本体部２は、網状の袋部材の中に、芯部材としてシート状の網状部材や糸状樹脂が立体的に絡み合った網状部材を詰めた構造にすることもできる。袋部材と芯部材は同じ素材で形成することもできるし、異なる素材で形成することもできる。

【0015】

本体部２の多孔構造の１つ１つの空隙（網目）の開口面積（開孔面積）は、例えば、１００ｍｍ²～１００００ｍｍ²程度、より好ましくは２５００ｍｍ²～６５００ｍｍ²程度であるとよい。本体部２の多孔構造の開口率は、例えば、２０％～８０％、より好ましくは３０％～７０％であるとよい。本体部２は伸縮性を有することが好ましい。本体部２を形成する素材は特に限定されないが、例えば、ポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成繊維で形成するとよい。

【0016】

図３に示すように、この実施形態の本体部２は、複数の分割体２ａで構成されている。それぞれの分割体２ａの貫通孔３に紐状体４が挿通していて、紐状体４により複数の分割体２ａが連結されている。

【0017】

この実施形態では、円筒状の本体部２を例示しているが、本体部２は杭３０に環状に外嵌めできる形状であればよく、例えば、多角筒状や円柱状、多角柱状などのその他の形状にすることもできる。本体部２は複数の分割体２ａで構成する場合に限らず、例えば、１本の長尺の部材で構成することもできる。

【0018】

本体部２の比重は、杭３０が打設されている水域の水（淡水或いは海水）の比重よりも大きいことが好ましい。具体的には、本体部２の比重は１．０５以上、より好ましくは１．２０以上であるとよい。本体部２を比較的比重の小さい素材で形成する場合には、本体部２に錘を設けて比重を調整することもできる。

【0019】

水底地盤Ｇに打設された杭３０に洗掘抑制体１を設置する作業は例えば、潜水士が行う。本体部２は、杭３０の根元部分の外周面に当接させた状態で外嵌めすることが好ましい。この実施形態では、それぞれの分割体２ａの貫通孔３に紐状体４を通して複数の分割体２ａを連結することで本体部２を形成する。そして、隣り合う分割体２ａの端部どうしを当接させた状態で、本体部２を杭３０の根元部分の外周面の全周に当接させた状態で環状に外嵌めする。次いで、紐状体４により、本体部２を杭３０の外周面に締め付けた状態で、紐状体４の端部どうしを固定具５で固定する。本体部２は、下端部を水底地盤Ｇに接地させた状態にする。

【0020】

紐状体４によって本体部２を締め付ける強さは、本体部２が杭３０の外周面に当接した状態を維持しつつ、本体部２が水底地盤Ｇに当接する位置まで自重で自然に下降する程度の強さに設定するとよい。図４に示すように、杭３０の打設時に杭３０の根元付近の水底地盤Ｇに窪みが生じている場合には、洗掘抑制体１を水底地盤Ｇの窪みに嵌め込むように設置するとよい。

【0021】

このように、本発明では、洗掘抑制体１を構成する透水性を有して多孔構造である本体部２を水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に環状に外嵌する。これにより、水流が杭３０に当たることで生じる下降流ＤＦが本体部２の多孔構造に流入して効果的に減衰され、杭３０の根元付近において洗掘の原因となる馬蹄形渦および後流渦が発生し難くなる。さらに、本体部２によって杭３０の根元付近の水底地盤Ｇが覆われることで、杭３０の根元付近の水底土砂が飛散することを抑えることができる。また、下降流ＤＦの水の勢いが本体部２によって減衰されることで、本体部２よりも外側の水底地盤Ｇも洗掘され難くなる。そのため、簡素な構成でありながら、杭３０が打設された水底地盤Ｇの洗掘を効果的に抑制できる。

【0022】

本発明では、従来技術のように重厚長大な構造物を製造する必要はなく、洗掘抑制体１は簡易に比較的低コストで作成できる。さらに、洗掘抑制体１を杭３０に設置する作業は、比較的容易に短時間で行える。洗掘抑制体１は、新規に打設する杭３０に限らず、既設の杭３０に対しても容易に設置できる。また、本体部２は基本的には２０年～３０年程度は交換する必要がなく、長期間に渡って水底地盤Ｇの洗掘を抑制できる。例えば、杭３０のメンテナンスや劣化調査等で杭３０から洗掘抑制体１を取り外す必要が生じた場合にも、洗掘抑制体１は杭３０から容易に取り外すことが可能であり、洗掘抑制体１を杭３０に再度装着する作業も容易に短時間で行える。それ故、当業者にとって非常に有益である。

【0023】

本体部２が伸縮性を有する構成にすると、杭３０に本体部２を外嵌めしたときに、本体部２が杭３０の外周面の形状に合わせて変形することで、杭３０の外周面と本体部２との間にすき間がより生じ難くなる。また、本体部２が水底地盤Ｇの形状に合わせて変形することで、水底地盤Ｇと本体部２との間にもすき間がより生じ難くなる。さらに、伸縮性を有する本体部２を杭３０に適度な締め付け強さで外嵌めすることで、本体部２が杭３０の外周面に当接した状態を維持しつつ、本体部２が水底地盤Ｇに当接する位置まで自重で自然に下降する構成にすることができる。それ故、杭３０の根元付近の水底土砂が流出するすき間が生じ難くなり、水底地盤Ｇの洗掘を抑制するにはより一層有利になる。特に、本体部２を網状部材によって形成すると、本体部２を杭３０に外嵌めしたときに、杭３０の外周面の形状に合わせて網状部材が伸縮するため、杭３０の根元付近の水底土砂が流出するすき間が生じ難くなり、水底地盤Ｇの洗掘を抑制するには非常に有利になる。

【0024】

本体部２の比重が１．０５以上、より好ましくは１．２０以上であると、本体部２が水域の水（淡水や海水）の比重よりも大きいことで、本体部２が水流の力を受けた場合にも本体部２が水底地盤Ｇから浮き難くなる。また、例えば、長期間にわたって杭３０の根元部分の水底地盤Ｇが徐々に洗掘されて杭３０の根元部分に窪みが生じた場合にも、本体部２が自重により自然に下降して、本体部２が水底地盤Ｇの窪みに嵌り込んだ状態となる。それ故、本体部２と水底地盤Ｇとの間にすき間が生じ難くなり、水底地盤Ｇの洗掘を長期間に渡って抑制するには益々有利になる。

【0025】

紐状体４によって本体部２を杭３０に締め付けた構成にすると、杭３０に対して本体部２を簡易に安定して巻装できる。さらに、紐状体４を用いることで、本体部２を杭３０に締め付ける力を、本体部２が杭３０の外周面に当接した状態を維持しつつ、本体部２が水底地盤Ｇに当接する位置まで自重で自然に下降する程度の強さに調整し易くなる。

【0026】

本体部２を複数の分割体２ａで構成すると、本体部２が分割体２ａどうしの継ぎ目部分でより曲がり易くなるので、本体部２を杭３０に外嵌めし易くなる。また、例えば、本体部２（分割体２ａ）を柔軟性の低い素材で形成した場合にも、複数の湾曲した分割体２ａをそれぞれ杭３０の外周面に嵌め込むように設置することで、杭３０の全周に本体部２を外嵌めすることが可能になる。さらに、本体部２を複数の分割体２ａに分離できるので搬送をより行い易くなる。本体部２を紐状体４が挿通可能な筒状にすると、本体部２を複数の分割体２ａで構成する場合にも、本体部２を杭３０に外嵌めする作業を非常に容易に行える。

【0027】

上記では、水底地盤Ｇに杭３０を打設した後に、洗掘抑制体１を巻装する場合を例示したが、例えば、杭３０に予め洗掘抑制体１を巻装しておき、洗掘抑制体１を装着した状態の杭３０を水底地盤Ｇに打設することもできる。この場合には、杭３０を打設し終えたときに洗掘抑制体１が水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に位置するように、打設前の杭３０に対する洗掘抑制体１の設置位置を設定しておくとよい。

【0028】

図５に洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制構造の別の実施形態を例示する。この実施形態では、図１～図４に例示した洗掘抑制構造に加えて、さらに、杭３０の根元部分に小型の洗掘抑制体１Ａを設置している。即ち、この実施形態では、１本の杭３０に対して複数の洗掘抑制体１、１Ａを設置している。

【0029】

図５に示すように、この実施形態では、比較的大きい主となる洗掘抑制体１の内側の下側面と杭３０の外周面との間にある空間に、小型の洗掘抑制体１Ａを巻装している。小型の洗掘抑制体１Ａも主となる洗掘抑制体１と同様に、透水性を有し、かつ、水底地盤Ｇの土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造である本体部２を有して構成されている。小型の洗掘抑制体１Ａは主となる洗掘抑制体１よりも細く形成されている。

【0030】

この実施形態では、まず、小型の洗掘抑制体１Ａの本体部２を、杭３０の根元部分の外周面に当接させた状態で外嵌めする。そして、紐状体４などを用いて、小型の洗掘抑制体１Ａの本体部２を杭３０の外周面に締め付けた状態で固定する。次いで、小型の洗掘抑制体１Ａの上から被せるようにして、主となる洗掘抑制体１の本体部２を、杭３０の根元部分の外周面に巻装する。

【0031】

主となる洗掘抑制体１の本体部２を複数の分割体２ａで構成する場合には、本体部２の分割体２ａどうしの継ぎ目部分に微小なすき間が生じる場合もあるが、このように、小型の洗掘抑制体１Ａを設置することでそのすき間を塞ぐことができる。それ故、前述したすき間に下降流ＤＦが流れ込んだ場合にも、その下降流ＤＦの勢いを小型の洗掘抑制体１Ａの本体部２によって減衰させることができる。また、小型の洗掘抑制体１Ａの本体部２は、径が比較的小さいため、１本の長尺部材や少数の分割体２ａで形成した場合にも湾曲し易く、小型の洗掘抑制体１Ａの本体部２と杭の外周面との間にはすき間が生じ難い。それ故、小型の洗掘抑制体１Ａを付設することで、杭３０の根元付近の水底土砂がより飛散し難くなり、水底地盤Ｇの洗掘を抑制するにはより一層有利になる。

【0032】

この実施形態では、主となる洗掘抑制体１の内側の下側面と杭３０の外周面との間にある空間に、小型の洗掘抑制体１Ａを設置した場合を例示したが、例えば、複数の洗掘抑制体１を上下方向に重ねて設置することもできる。上下方向に複数の洗掘抑制体１を重ねることで、下降流ＤＦを減衰させる効果と水底土砂の飛散を抑制する効果がより高くなり、洗掘を抑制するには有利になる。

【0033】

図６に洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制構造のさらに別の実施形態を例示する。この実施形態では、打設した杭３０の周囲の水底地盤Ｇ上に比較的粒径が小さい石材（粒径が例えば、５ｍｍ～２０ｍｍ程度）を敷き詰めたフィルター層５０を形成している。そして、フィルター層５０の上に比較的粒径の大きい石材（粒径が例えば、２０ｍｍ～５０ｍｍ程度）を敷き詰めたアーマー層５１を形成している。そして、アーマー層５１の上に洗掘抑制体１を設置している。

【0034】

このように、水底地盤Ｇ上にフィルター層５０とアーマー層５１を設けると、フィルター層５０とアーマー層５１によって杭３０の周辺領域の水底地盤Ｇが洗掘されることを抑制できる。さらに、フィルター層５０およびアーマー層５１の上方に洗掘抑制体１を設置することで、下降流ＤＦによってフィルター層５０およびアーマー層５１を形成している石材が流されることを抑制できる。それ故、フィルター層５０およびアーマー層５１の洗掘抑制機能を長期間に渡って維持することができ、杭３０の周辺領域の洗掘を抑制するには益々有利になる。

【0035】

図７～図９に本発明の洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制構造のさらに別の実施形態を例示する。図９に示すように、この実施形態の洗掘抑制体１の本体部２は杭３０に対して外側に突出して延在する突出シート部２ｂを有している。この実施形態の本体部２を構成する分割体２ａは、透水性を有して水底地盤Ｇの土砂が通り抜けることを抑制するシート部材をロール状（巻物状）に巻いた構造になっている。そして、本体部２（分割体２ａ）のロール状の部分からシート部材の後部（尻尾部分）を引き出すことで、その引き出した部分が突出シート部２ｂとして機能する構成になっている。

【0036】

図７および図８に示す洗掘抑制構造を形成する場合には、まず、図９に示すように、本体部２を、杭３０の根元部分に巻装する。そして、それぞれの分割体２ａに設けられている突出シート部２ｂを外側に向かって広げて、突出シート部２ｂを水底地盤Ｇ上に敷いた状態にする。この際、隣り合う分割体２ａの突出シート部２ｂの端部どうしが重なり、隣り合う突出シート部２ｂどうしの間にすき間が生じない構成にすることが好ましい。この実施形態では、それぞれの突出シート部２ｂが杭３０に対して内側から外側に向かって広がる扇状に形成されていることで、隣り合う突出シート部２ｂの端部どうしが重なり合う構成になっている。次いで、図７および図８に示すように、突出シート部２ｂの上に錘部材１２を設置する。この実施形態では、錘部材１２として袋に石材を詰めた袋詰根固材１２ａを設置している。

【0037】

このように、本体部２が突出シート部２ｂを有する構成にすると、杭３０に本体部２を外嵌めするとともに突出シート部２ｂによって水底地盤Ｇを速やかに覆うことができる。それ故、少ない作業工数でより広い範囲の洗掘を早期により確実に抑制できる。なお、この実施形態では、本体部２を形成する複数の分割体２ａにそれぞれ突出シート部２ｂを設けた場合を例示したが、例えば、本体部２を１本の長尺部材や少数の分割体２ａで構成する場合にも、本体部２の外周側に延在方向の異なる複数の突出シート部２ｂを設けておけば、前述した実施形態と同様に突出シート部２ｂによって杭３０の周辺領域を覆うことができる。

【0038】

この実施形態では、本体部２（分割体２ａ）の多孔構造を形成するシート部材の後部を突出シート部２ｂとして機能させているが、例えば、本体部２の多孔構造を有する部位に突出シート部２ｂを形成する別のシート部材を付設した構成にすることもできる。突出シート部２ｂは透水性を有し、かつ、水底地盤Ｇの土砂が通り抜けることを抑制できる構成であれば、形状やサイズはこの実施形態に限定されず、他にも様々な構成にすることできる。

【0039】

図１０～図１３に本発明の洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制構造のさらに別の実施形態を例示する。この実施形態では、洗掘抑制体１に加えて、さらに、洗掘抑制シート６を設けている。また、図１～図４に例示した実施形態と洗掘抑制体１の構造が若干異なっている。

【0040】

図１０および図１１に示すように、この実施形態では、水底地盤Ｇに打設した杭３０の周辺領域を洗掘抑制シート６で被覆し、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６との間のすき間を洗掘抑制体１の本体部２によって塞いでいる。この実施形態では、水底地盤Ｇ上に洗掘抑制シート６を敷設した後に、杭３０を洗掘抑制シート６に貫通させて水底地盤Ｇに打設し、その後、杭３０に洗掘抑制体１を設置する場合を例示している。

【0041】

洗掘抑制シート６は透水性を有することが好ましい。洗掘抑制シート６は、例えば、水底地盤Ｇの土砂が通過しない程度に目が細かい布材やメッシュ材で構成される。この実施形態の洗掘抑制シート６は、透水性を有して杭３０の周辺領域の水底土砂の飛散を抑制する透水性シート部材７と、伸び抑制シート部材８とを有して構成されている。伸び抑制シート部材８は、透水性シート部材７よりも伸縮性が低いシート部材で構成される。伸び抑制シート部材８は、非伸縮性のシート部材で構成することが好ましい。伸び抑制シート部材８は任意で設けることができ、例えば、洗掘抑制シート６が伸び抑制シート部材８を有さない構成にすることもできる。

【0042】

透水性シート部材７が伸縮性を有する場合に、透水性シート部材７だけでは、杭３０を洗掘抑制シート６（透水性シート部材７）に貫通させて水底地盤Ｇに打設する際に、透水性シート部材７に意図しない伸びや撚れが生じ、杭３０が透水性シート部材７に円滑に貫通し難い場合がある。そこで、この実施形態では、杭３０を洗掘抑制シート６の打設目標範囲に貫通させて水底地盤Ｇに打設する際に、透水性シート部材７の打設目標範囲の伸びを抑制する伸び抑制シート部材８を、透水性シート部材７の打設目標範囲に重ねて一体化している。この実施形態では、透水性シート部材７と伸び抑制シート部材８とを縫い合わせて一体化しているが、例えば、透水性シート部材７に伸び抑制シート部材８を接着剤や溶着等により接着することもできる。

【0043】

この実施形態では、伸び抑制シート部材８を透水性シート部材７の上側に重ねているが、伸び抑制シート部材８を透水性シート部材７の下側に重ねた構成にすることもできる。また、例えば、透水性シート部材７の上側と下側にそれぞれ伸び抑制シート部材８を重ねた構成にすることもできる。洗掘抑制シート６は、例えば、透水性シート部材７を２枚以上重ねた構造や伸び抑制シート部材８を３枚以上重ねた構造にすることもできる。

【0044】

この実施形態では、さらに、杭３０が洗掘抑制シート６の打設目標範囲に貫通して水底地盤Ｇに打設される際に、洗掘抑制シート６の打設目標範囲を緊張した状態（張った状態）に維持する緊張維持構造として、洗掘抑制シート６の打設目標範囲を囲む仕切り枠部９が設けられている。この実施形態では、仕切り枠部９として帯状のベルトが、洗掘抑制シート６の打設目標範囲を囲むように平面視で環状に配置されている。この実施形態の仕切り枠部９（ベルト）は、透水性シート部材７および伸び抑制シート部材８に縫い付けられて、透水性シート部材７および伸び抑制シート部材８と一体化されている。

【0045】

洗掘抑制シート６の周縁には、洗掘抑制シート６の撚れを抑制する周縁部１０が設けられている。この実施形態では、周縁部１０として帯状のベルトが、洗掘抑制シート６（透水性シート部材７）の周縁に平面視で環状に縫い付けられて一体化されている。

【0046】

仕切り枠部９と周縁部１０にはそれぞれ、錘部材１２を連結可能な連結部１１が設けられている。この実施形態では、錘部材１２として金属製のチェーンが用いられており、仕切り枠部９の連結部１１と周縁部１０の連結部１１とにそれぞれ錘部材１２（チェーン）が連結具１３によって連結されている。連結部１１は任意で設けることができる。例えば、仕切り枠部９または周縁部１０のいずれか一方だけに連結部１１を設けることもできる。仕切り枠部９と周縁部１０は、帯状のベルトに限らず、例えば、板状部材や棒状部材などで構成することもできる。図１２に示すように、洗掘抑制シート６の打設目標範囲には杭３０を貫通させ易いように放射状にスリットを形成しておくとよい。

【0047】

この洗掘抑制構造を構築する作業手順は以下の通りである。図１２に示すように、吊治具等を用いて洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇに向かって吊り降ろし、水底地盤Ｇ上に洗掘抑制シート６を敷く。次いで、図１３に示すように、洗掘抑制シート６に錘部材１２を設置して洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇ上に固定する。この実施形態では、仕切り枠部９と周縁部１０に設けられている連結部１１に錘部材１２としてチェーンを連結具１３によって連結する。例えば、陸上や船上で予め洗掘抑制シート６に錘部材１２を連結しておき、錘部材１２が連結された状態の洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇ上に敷設することもできる。

【0048】

次いで、透水性シート部材７と伸び抑制シート部材８とが重なっている洗掘抑制シート６の打設目標範囲を貫通させて杭３０を水底地盤Ｇに打設する。杭３０を洗掘抑制シート６の打設目標範囲に貫通させる際には、洗掘抑制シート６の打設目標範囲（透水性シート部材７の打設目標範囲および伸び抑制シート部材８）を緊張させた状態にすることが好ましい。

【0049】

その後、図１０および図１１に示すように、水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に洗掘抑制体１を設置する。具体的には、水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に本体部２を環状に外嵌めすることにより、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６との間のすき間を本体部２によって塞いだ状態にする。この実施形態では、円柱状の本体部２を杭３０の外周に環状に外嵌めし、本体部２の外周に環状に巻き付けた紐状体４によって、本体部２を杭３０に締め付けて、紐状体４の端部どうしを固定具５によって固定している。

【0050】

この実施形態のように、水底地盤Ｇに打設した杭３０の周辺領域を洗掘抑制シート６で被覆し、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６との間のすき間を本体部２によって塞いだ状態にすると、杭３０の周辺領域の広い範囲が洗掘抑制シート６によって覆われることで、水底地盤Ｇの洗掘を抑制するにはより有利になる。透水性を有する洗掘抑制シート６を用いると、水底地盤Ｇに敷設した洗掘抑制シート６の揚圧力が高まることを抑制でき、洗掘抑制シート６がより浮き難くなるので、洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇにより安定して敷設できる。透水性を有する洗掘抑制シート６を用いることで、吊治具等を用いて洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇに向かって吊り降ろす作業も行い易くなる。

【0051】

杭３０を打設した後に、杭３０の周囲に水底地盤Ｇの洗掘を抑制する石材を敷き詰める工法では、杭３０を打設してから石材を敷き詰め終わるまでに多くの時間を要し、施工が完了するまでに杭３０の周辺領域の洗掘が進行してしまう可能性がある。それに対して、この実施形態のように、水底地盤Ｇ上に洗掘抑制シート６を敷設した後に、杭３０を洗掘抑制シート６に貫通させて水底地盤Ｇに打設すると、杭３０を水底地盤Ｇに打設した時点で、洗掘抑制シート６により杭３０の周辺領域の水底地盤Ｇの洗掘が抑制された状態になる。また、洗掘抑制シート６に杭３０を貫通させると、洗掘抑制シート６の一部が杭３０に追従して水底地盤Ｇ中に挿入された状態になるので、杭３０の根元部分において杭３０の外周面と洗掘抑制シート６の貫通孔の内周縁との間にすき間が生じ難くなる。さらに、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６の貫通孔の内周縁との間にすき間がある場合にも、杭３０の根元部分に洗掘抑制体１を設置することで、そのすき間を速やかに塞ぐことができる。それ故、この洗掘抑制シート６と洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制方法は、杭３０の周辺領域の洗掘を抑制するには非常に有利である。

【0052】

洗掘抑制シート６に仕切り枠部９を設けると、仕切り枠部９によって洗掘抑制シート６の打設目標範囲の外周が拘束されることで、杭３０を洗掘抑制シート６の打設目標範囲に貫通させる際に、洗掘抑制シート６の打設目標範囲が緊張した状態に維持される。これにより、杭３０の打設時に洗掘抑制シート６の打設目標範囲が弛むことや撚れることをより確実に抑制できるので、洗掘抑制シート６に杭３０を円滑に貫通させ易くなる。また、仕切り枠部９を設けることで、杭３０を洗掘抑制シート６に貫通させる際に、洗掘抑制シート６の打設目標範囲に生じる裂け目が仕切り枠部９よりも外側に広がることを堰き止めることができる。さらに、仕切り枠部９に連結部１１を設けると、仕切り枠部９の連結部１１に錘部材１２を連結することで、杭３０を洗掘抑制シート６に貫通させる際に、洗掘抑制シート６の打設目標範囲が弛むことや撚れることをより確実に抑制できる。それ故、洗掘抑制シート６に杭３０をより円滑に貫通させ易くなる。

【0053】

洗掘抑制シート６に周縁部１０を設けると、水中において洗掘抑制シート６を安定して敷設し易くなる。さらに、周縁部１０に連結部１１を設けると、周縁部１０の連結部１１に錘部材１２を連結することで、水中において洗掘抑制シート６が暴れ難くなり、洗掘抑制シート６をより敷設し易くなる。また、水中において洗掘抑制シート６が弛むことや浮き上がることを効果的に抑制でき、洗掘抑制シート６により水底土砂の飛散を抑制するにはより有利になる。

【0054】

洗掘抑制シート６が、透水性シート部材７と、透水性シート部材７の打設目標範囲に重ねて一体化された伸び抑制シート部材８とを有する構成にすると、杭３０を洗掘抑制シート６に貫通させる際に、透水性シート部材７よりも伸縮性の低い伸び抑制シート部材８によって、透水性シート部材７の打設目標範囲が伸びることを抑制できる。それ故、洗掘抑制シート６に杭３０をより円滑に貫通させ易くなる。

【0055】

図１４および図１５に本発明の洗掘抑制体１を使用した洗掘抑制構造のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、図１０～図１３に例示した実施形態と、洗掘抑制シート６および錘部材１２の構成が異なっている。この実施形態では、既設の杭３０に対して洗掘抑制シート６を敷設し、その後に杭３０に洗掘抑制体１を設置する場合を例示している。

【0056】

図１５に示すように、この実施形態では、水底地盤Ｇに打設されている杭３０を囲むように、杭３０の周辺領域の水底地盤Ｇ上に複数枚の洗掘抑制シート６を敷設している。そして、洗掘抑制シート６上に袋体に石材を詰めた錘部材１２（袋詰根固材１２ａ）を載置することで、洗掘抑制シート６を水底地盤Ｇ上に固定している。このように、複数枚の洗掘抑制シート６を敷設する場合には、隣り合う洗掘抑制シート６の端部どうしをオーバーラップさせた状態で敷設することが好ましい。その後、図１４に示すように、水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に本体部２を環状に外嵌めし、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６との間のすき間を本体部２によって塞いでいる。

【0057】

このように、既設の杭３０に対して洗掘抑制シート６を敷設する場合にも、杭３０の周辺領域の広い範囲が洗掘抑制シート６によって覆われることで、水底地盤Ｇの洗掘を抑制するにはより有利になる。さらに、杭３０の根元部分に洗掘抑制体１の本体部２を外嵌めすることで、杭３０の外周面と洗掘抑制シート６との間のすき間を簡易に塞ぐことができ、杭３０が打設された水底地盤Ｇの洗掘を効果的に抑制できる。

【0058】

なお、洗掘抑制体１は、洋上風力発電装置２０を構成する杭３０に限らず、その他の水底地盤Ｇに打設される杭３０に設置することもできる。上記で例示した実施形態では、紐状体４の端部どうしを固定具５によって固定する場合を例示したが、例えば、紐状体４の端部どうしを結んで固定することもできる。杭３０に対して本体部２を外嵌めする構造は上記で例示した実施形態に限定されず、例えば、紐状体４を用いずに、本体部２の対向する端部にそれぞれフックなどの連結具を設けておき、本体部２の端部どうしを連結することで、本体部２を杭３０に外嵌めすることもできる。また、下降流ＤＦの勢いを抑制するには、上記で例示したように、洗掘抑制シート６の上側に洗掘抑制体１を設置することが好ましいが、例えば、先に杭３０に洗掘抑制体１を設置しておき、その後、洗掘抑制体１の上側に洗掘抑制シート６を被せて敷設した場合にも、杭３０が打設された水底地盤Ｇの洗掘を抑制することが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 洗掘抑制体
１Ａ 小型の洗掘抑制体
２ 本体部
２ａ 分割体
２ｂ 突出シート部
３ 貫通孔
４ 紐状体
５ 固定具
６ 洗掘抑制シート
７ 透水性シート部材
８ 伸び抑制シート部材
９ 仕切り枠部
１０ 周縁部
１１ 連結部
１２ 錘部材
１２ａ 袋詰根固材
１３ 連結具
２０ 洋上風力発電装置
３０ 杭
４０ 上部構造体
５０ フィルター層
５１ アーマー層
Ｇ 水底地盤
ＤＦ 下降流

【要約】

【課題】簡素な構成でありながら、杭が打設された水底地盤の洗掘を効果的に抑制できる洗掘抑制体および洗掘抑制方法を提供する。
【解決手段】洗掘抑制体１を構成する透水性を有し、かつ、水底地盤Ｇの土砂が通り抜けることを抑制する多孔構造である本体部２を、水底地盤Ｇ上の杭３０の根元部分に環状に外嵌めすることで、杭３０の根元部分における馬蹄形渦および後流渦の発生と水底土砂の飛散を抑制する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】